7500광년 떨어진 곳에서의 우주쇼가 마치 불꽃놀이를 슬로우 모션 보듯이 2세기동안 멈추지 않고 계속되고 있다. 허블이 붉은색, 흰색, 파란색으로 빛나는 쌍성계 '에타 카리나'의 팽창하는 기체 모습을 지난 2일(현지시간) 공개했다. 이것은 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)의 허블 우주 망원경이 촬영한 에타 카리나의 가장 높은 해상도 사진이다. 여지껏 에타 카리나는 격렬한 대량 방출이 그리 많지 않았다. 인류가 목격한 이 두 별 중 더 큰 것은 소멸해 가는 거대하고 불안정한 별이다. 천문학자들이 150년 전에 목격한 것은 소멸해 가는 별을 본 것이다. 그결과 엄청난 별빛은 지구에 거의 천 배 가까운 시리우스에 의해서만 나타났고, 한동안 에타 카리나는 남해를 항해하는 선원들에게 중요한 별이 됐다. 오늘날 이 별을 연구하는 학자들은 여전히 이 별의 주위에서 아령모양의 거대한 먼지와 가스, 그리고 뜨거운 빛 구름을 볼 수 있다. 이 뜨거운 빛 구름은 호문쿨루스 성운으로 알려져 있으며, 1990년 허블망원경이 작동한 이후 줄곧 표적이 됐다. 이 불안정한 별은 25년 이상 허블에 있는 거의 모든 측정기에 의해 이미지화 됐다. 천문학자들은 이 우주쇼를 점점 더 높은 해상도로 관측해 왔다. 이 최신 이미지는 허블의 와이드 필드 카메라 3을 사용해 자외선으로 빛나는 따뜻한 마그네슘 가스(파란색)를 포착했다. 과학자들은 1840년대에 분출된 외부 물질이 이전에 별에서 방출된 물질과 충돌했을 때 발생한 충격파에 의해 가열됐다는 것을 오래 전부터 알고 있었다. 이 새로운 이미지를 포착한 연구진은 빛 속에 보이는 복잡한 질소(빨간색)에서 나오는 마그네슘의 빛을 찾을 것으로 기대하고 있었다. 대신 먼지투성이의 양극성 거품과 외부 충격의 가열 질소가 풍부한 필라멘트 사이의 공간에서 완전히 새로운 발광 마그네슘 구조가 발견됐다. 허블 프로그램의 수석 조사관인 애리조나 대학의 스튜워드 천문대의 네이선 스미스는 "대폭발 때 배출됐지만 에타 카리나 주변의 다른 물질과 아직 충돌하지 않은 많은 양의 따뜻한 가스를 발견했다"고 말했다. 새로 공개된 이 데이터는 분출이 어떻게 시작됐는지 이해하는데 중요한 자료다. 왜냐하면 분출은 성운의 나머지 부분을 추방하기 직전에 별에 의해 방출됐을 수 있는 물질의 빠르고 에너지가 넘치는 분출을 나타내기 때문이다. 천문학자들은 이 물질이 얼마나 빨리 움직이고 언제 방출되는지를 정확하게 측정하기 위해 더 많은 관찰이 필요하다고 말한다. 이 이미지의 또 다른 특징은 왼쪽 아래 거품 밖에 있는 파란 지역에서 볼 수 있는 줄무늬들이다. 이 줄무늬는 별의 광선이 거품의 표면을 따라 흩어져있는 먼지 덩어리를 뚫고 나오는 곳에서 나타난다. 자외선이 짙은 먼지와 부딪히는 곳이 어디든, 그것은 먼지 덩어리를 넘어 주변 가스로 뻗어나가는 길고 가는 그림자를 남긴다. 뉴욕 볼들리고 연구소의 존 모스 연구원은 "빛과 그림자의 패턴은 에타 카리나의 빛을 만들어내는 물리적 메커니즘은 다르지만 구름의 가장자리를 지나 햇빛이 흐를 때 대기에서 보는 해맞이를 연상시킨다"고 말했다. 자외선에서 따뜻한 가스를 찾는 이 기술은 다른 별들과 가스 성운을 연구하는데 사용될 수 있다고 연구원들은 말한다. 스미스는 "우리는 수십 년 동안 허블을 사용해 에타 카리나를 가시광선과 적외선으로 연구했으며, 우리는 그 파편이 방출된 것에 대해 상당히 많은 자료를 가지고 있다고 생각했다. 그러나 이 새로운 자외선 이미지는 놀랍도록 달라 보여서 가시광선이나 적외선 이미지에서 볼 수 없었던 가스를 드러낸다"고 말했다. 에타 카리나의 대폭발 원인은 추측과 논쟁의 대상으로 남아 있다. 최근의 가설에 의하면 한때 태양의 150배 무게를 지녔을지 모르는 에타 카리나가 삼중계(3개의 별)로 시작됐고, 1840년대의 대폭발은 첫번째 별이 우리 태양 질량의 10배가 넘는 질량을 우주로 방출하면서 다른 두별 중 하나를 흡수할 때 촉발됐다는 것이다. 그 쇼가 멈추는 빛의 폭발의 정확한 상황은 현재로서는 미스터리로 남아 있지만, 천문학자들은 이 우주 빛의 쇼가 어떻게 끝날지에 대해 잘 알고 있다. 에타 카리나의 불꽃놀이 피날레는 이전 폭발보다 강력한 초신성으로 폭발할때라고 전망하고 있다. 이런 일은 이미 일어났을지 모르지만, 그러한 폭발로 생기는 빛의 쓰나미는 지구에 도달하는 데 7500년이 걸릴 것이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

마이크로-퀘이사 SS 433 제트들(jets)에서 발산된 TeV(teraelectronvolt, 테라전자볼트, 용어해설 참조)급 고에너지 광자(光子, photon)가 과학계 최초로 관측돼 세계적으로 주목을 끌고 있다.   특히 해당 연구에 참여한 주인공이 미국 대학에서 천체물리학 박사과정을 밟고 있는 20대 젊은 대한민국 연구원이어서 우리 젊은 과학 인재의 우주과학분야 기여도에 새삼 관심이 집중되고 있다.  ‘마이크로-퀘이사’(microquasar)는 은하들 속에 존재하는 특이한 쌍성계(블랙홀 등이 보통별과 쌍이 되어 서로의 주위를 도는 것)를 말하며, ‘SS 433’은 은하에서 매우 잘 알려진 마이크로-퀘이사다.  SS 433은 세차(precessing, 방향이 주기적으로 바뀌는 현상)하는 두 개의 제트를 보유하고 있다.  미국 Rochester대학 고에너지 천체물리학 박사과정 중인 노창동 연구원(28· 사진)은 1천17일 동안의 관측을 통해 SS 433의 제트가 W50(SS 433을 감싸고 있는 은하수 안에서 가장 큰 성운 중 하나)과 상호작용을 하며 생산된 최소 25 Tev에 달하는 감마선 광자를 HAWC(고고도 수중 체렌코프 관측소, 용어해설 참조)를 통해 관측했다고 밝혔다.  지난 수십 년간 라디오파(radio waves)와 엑스선(X-rays)을 통한 SS 433 제트의 관측은 성공적으로 행해져 왔지만 100 GeV(gigaelectronvolt, 기가전자볼트) 이상 높은 에너지에서의 감마선 관측은 이 연구 전까지 이뤄진 적이 없다.  HAWC로 얻은 마이크로-퀘이사 SS 433의 제트들에서 발산된 TeV(테라전자볼트)급 광자 관측은 고에너지 천체물리학계에서 이례적인 결과다.  노 연구원은 이번 관측에 일조한 6명 중 한 명으로, 논문의 교신저자(corresponding author, 책임저자) 2인 중 1명이다.  이번 연구결과는 지난 10월4일 세계에서 가장 오래되고 저명하다고 평가받는 과학저널 ‘네이처’에 “Very high energy particle acceleration powered by the jets of the microquasar SS 433”이란 제목으로 실렸다.  노 연구원은 “이 결과로 SS 433에 관한 모든 미스터리가 풀린 것은 아니며, 오히려 더욱더 궁금증을 자아내는 질문들이 파생된다”며 “한 가지 예로, 가속 방식에 대한 이해는 실험적으로나 이론적으로 완벽하지 않다”고 밝혔다.  한편 SS 433은 지구에서 약 1만5000광년 거리에 있다. 제트의 속도는 빛의 속도의 1/4 정도의 초고속으로, 방향변화는 162일의 주기를 갖는다고 한다.  여기에서 쓰인 '전자볼트'(기호 eV)란, 주로 입자물리학 또는 핵물리학에서 사용하는 에너지의 단위. 밀리-, 킬로-, 메가-, 기가 -, 테라-, 페타- , 등과 결합해 meV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV 의 형태로 쓰인다. GeV(기가 전자볼트)는 10억 전자볼트, TeV(테라 전자볼트)는 1조 전자볼트의 에너지를 나타낸다.  또 'HAWC'(고고도 수중 체렌코프 관측소, High-Altitude Water Cherenkov Observatory)는 해발 4100m의 멕시코 고산 지대에 미국 15개 기관과 멕시코 12개 기관이 협력해 건설한 대형 관측장비를 갖춘 물리학 연구조직이다.  높이 5m, 지름 7.3m의 큰 물탱크 안에 18만 8000ℓ의 물을 채워 넣고 우주를 관측한다. 물탱크 300개나 모여 네트워크를 형성하고 있다. <사진 참조>  메릴랜드 대학 조던 굿맨 교수가 소속된 국제과학자팀이 HAWC를 통해 지구에서 1만5000광년 떨어진 마이크로-퀘이사 SS 433 관측에 성공했다. syj@fnnews.com 서영준 기자

30억 광년 떨어진 곳에서 두 개의 블랙홀이 합쳐지며 발생한 중력파가 탐지됐다. 2015년 9월, 12월에 이어 세 번째다.   중력파는 초신성 폭발이나 블랙홀 충돌처럼 질량이 큰 천체가 가속운동을 할 때 발생하는 시공간의 일렁임인데, 우주 탄생의 비밀을 풀어줄 것으로 기대되고 있다.  2일(현지시간) 국제공동연구진인 라이고 과학협력단(LSC)과 비르고(Virgo) 협력단은 1월 4일(국제표준시) 'LIGO(라이고·레이저간섭 중력파 관측소)'에서 얻은 데이터를 분석한 결과 중력파를 탐지했다고 밝혔다.  이번에 관측한 중력파는 질량이 태양의 31배, 19배에 달하는 쌍성계 블랙홀이 서로의 주위를 돌다가 충돌해 태양보다 49배 무거운 블랙홀이 되는 과정에서 나왔다. 앞서 최초로 관측된 중력파는 13억 광년 떨어진 곳에서 두 블랙홀이 충돌해 질량이 태양의 62배인 블랙홀이 탄생하는 과정에서 발생했으며 두 번째 관측된 중력파는 14억 광년 떨어진 곳에서 태양질량 21배의 블랙홀이 생길 때 나온 것이다. 이 연구 결과는 국제학술지 '피지컬리뷰레터스' 최신호(1일 자)에 실렸다. imne@fnnews.com 홍예지 기자

우주에서 가장 큰 별 일명 '우주에서 가장 큰 별'이 눈길을 끌고 있다. 최근 영국 일간지 데일리메일은 "최근 프랑스 니스 코트다쥐르 천문대의 올리비에 쉐스노 박사가 이끈 국제 연구팀이 발견한 우주에서 가장 큰 별이 있다"고 소개했다. 'HR 5171 A'로 명명된 이 별은 관측 사상 가장 큰 10개의 별 중 하나다. 이 별은 태양의 독특한 쌍성계를 이루고 있어 별들의 상호작용을 설명하는 데 도움이 될 수 있는 것으로 알려졌다. 이 별은 지구에서 약 1만 2000광년에 달하는 먼 거리에 떨어져 있지만 강한 빛과 에너지를 방출하고 있어 맑은 밤하늘에서 육안으로도 확인이 가능하다. 특히 이 별이 속한 황색 극대거성은 매우 희귀하며 우리 은하에서도 고작 12개 정도만 알려졌다. 이 별은 별의 생애 주기에서 불안정하고 매우 빠른 변화를 보이는 단계다. 우주에서 가장 큰 별 소식을 접한 네티즌들은 "우주에서 가장 큰 별, 정말 크네", "우주에서 가장 큰 별, 어마어마하다", "우주에서 가장 큰 별, 합성 같네", "우주에서 가장 큰 별, 정말 맑은데?" 등의 반응을 보였다. onnews@fnnews.com 온라인뉴스팀

목성 11배 초거대 행성 기존의 행성 생성 이론으로는 설명하기 힘든 거대한 크기의 행성이 발견돼 학계의 주목을 받고 있다. 최근 미국 애리조나 대학교 연구팀은 태양계 밖에서 목성의 11배 크기인 초거대 외계행성 HD 106906 b의 연구결과를 공개했다. 하지만 관측결과 이 행성은 모항성인 태양과 650천문단위(AU) 거리나 떨어져 있어 기존의 행성 생성 이론으로는 설명하기 어려운 부분을 갖고 있다. 1AU는 태양과 지구의 평균거리인 약 1억4960만㎞다. 문제는 이 같이 모항성과 먼거리에 떨어져 있는 행성의 생성은 기존 이론으로는 설명하기 힘들다는 점이다. 우리 태양계는 지금으로 부터 46억년 전 거대한 분자 구름의 일부분이 중력 붕괴를 일으키면서 형성됐다. 이후 일정한 거리 내에서 태양, 행성, 위성 등으로 진화해 나가는 것이 일반적이다. 그러나 이번 HD 106906 b의 발견으로 초거대 행성이 650AU 나 떨어진 곳에서 생성될 수 있다는 것이 확인된 것이다. 연구를 이끈 애리조나 대학 바네사 베일리 연구원은 "이 행성의 나이는 1300만년 정도로 추정될 만큼 젊다" 며 "행성 생성 과정에서 남은 물질들이 디스크 처럼 주위를 돌고있다"고 설명했다. 이어 "기존 행성 생성 이론으로 설명이 안돼 많이 당황했다"며 "아마도 쌍성계(태양이 하나가 아닌 두개 이상) 형성 과정에서 생겨난 행성일 수도 있다"고 덧붙였다. onnews@fnnews.com 온라인뉴스팀

[파이낸셜뉴스] "아주 먼 옛날에, 머나먼 은하계에서…" 오프닝 스크롤이 시작부터 나오는 유명한 SF영화 '스타워즈'. 주인공 루크 스카이워커는 은하의 변두리에서 평범한 농부의 조카로 자라다가 제다이가 되어 연합 반란군에 가담, 은하 제국과 맞서 싸운다. 스카이워커의 고향은 두 개의 태양이 있는 행성 '타투인'. 공전주기 215일, 질량 지구의 65배 세계 천문학자들이 스타워즈에 나오는 '타투인' 행성처럼 두 개의 별을 돌고 있는 행성들을 발견했다. 이를 쌍성 주위 행성계라고 일컫는다. 두 별은 중력으로 연결돼 있어 서로를 돌고 그 주위를 행성들이 돌고 있다. 버밍엄대학의 천문학자를 비롯해 국제 공동연구진이 '타투인' 행성을 발견해 '네이처 천문학(Nature Astronomy)'에 13일(한국시간) 발표했다. 버밍엄대학 매튜 스탠딩 박사는 "BEBOP-1c는 공전 주기가 215일이며, 질량은 지구의 65배, 목성의 5분의 1에 달한다"고 설명했다. 지구로부터 1320광년 떨어진 곳에 있는 이 행성은 연구진이 'BEBOP-1c'라고 명명했다. 이 이름은 데이터를 수집한 프로젝트 명칭으로, BEBOP은 '쌍성 주변의 공전하는 행성들(Binaries Escorted By Orbiting Planets)'의 약자이며, 'TOI-1338'로도 부른다.  쌍성 주위를 도는 행성 12개 관측 지난 2020년 NASA의 TESS 우주 망원경을 통해 'TOI-1338b'라는 이름의 행성이 두 개의 별 주위를 돌고 있다는 것을 발견했다. 이 행성은 두 개의 별 중 더 밝은 별 앞을 여러 차례 지나가는 것을 관측함으로써 알수 있었다. 오하이오 주립대학의 데이비드 마틴 박사는 "현재까지 쌍성 주위를 돌고 있는 행성들은 12개가 관측됐다"며 "두 별을 돌고 있는 행성계가 발견된 것은 이번이 두번째"라고 말했다. 연구진에 따르면, 쌍성 주위의 구조에서는 별이 만들어지고 남은 물질로 이뤄진 원반이 두 개의 별을 둘러싸고 있다. 두 개의 별이 서로를 돌며 공전하는 동안, 두 별은 거대한 주머니 역할을 하는 것처럼 가까운 지점에서 원반을 교란시키고 있다. 이로 인해 쌍성 근처의 지역에서는 행성이 만들어지는 것을 방해한다. 이 두 별로부터 멀리 떨어진 지역에서만 행성 형성이 가능하다. 버밍엄대학 랄리타 사이람 박사는 "행성들은 젊은 별을 둘러싸고 있는 원반 속 물질에서 태어난다"며 "여기서 질량이 점차 행성으로 모인다"고 설명했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자